新指数对热带雨林对气候人类影响的脆弱性进行评级

科技工作者之家 07月31日

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本周格陵兰冰盖经历“大规模融化” 足以将佛罗里达州覆盖在6英尺的水中

北半球正在经历一个创纪录的夏天,科学家们表示,如果没有人类造成的气候变化的影响,这几乎是不可能的。今年北美西海岸的记录已经被打破,但最新的热点是在该大陆的最东北角,那里的格陵兰岛正在经历另一次大融化。

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丹麦气象研究所以及该国的其他北极研究中心报告说,本周格陵兰冰盖正在经历“大规模融化”。格陵兰冰盖是覆盖格陵兰岛约80%面积的单一冰盖,为北半球最大冰体。

“在迄今为止的一个相当多雨的夏天之后,稳定的高压和温暖的条件(正在)给格陵兰冰原带来本周的高度融化,”丹麦气象研究所的气候科学家Ruth Mottram发推文解释道。

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夏季是格陵兰岛融化的黄金时间。虽然就被转化为水的冰块总量而言,目前的事件没有2019年那么极端,但科学家们说,今年看到融化的总面积更大,体积“仍然足以将佛罗里达州覆盖在两英寸(5厘米)的水中”。

丹麦气象研究所和Polarportal.org的数据显示,格陵兰岛冰盖在周二和周三都出现了大约80亿吨的融化。到目前为止,本周总共有超过260亿吨的融化。这将很容易地足以使“阳光之州”处于6英寸(15厘米)的水中。

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2019年夏天,格陵兰岛发生了被认为是一个极端的融化事件。这一年的8月1日,一天之内就损失了110亿吨的冰。虽然2021年还没有创造格陵兰岛的记录,但看到重大融化事件更频繁地发生,令人心痛。在2019年之前,前一次是在2012年。

格陵兰冰盖和南极洲的冰盖是世界上最大的“缓冲器”,可以抵御海平面的上升,如果冰盖继续融化,在未来的几十年里可能会淹没一些低洼的沿海城市。

02

海底火山玻璃使地质学家能够估计地球内部的温度

如果地球上的海洋被完全抽干,它们将显示出一条蜿蜒在地球上的巨大海底火山链。这个庞大的海底山脊系统是地球内部物质翻转的产物,在那里,沸腾的温度可以通过地壳融化和松动岩石,分裂海底并在数亿年内重塑地球的表面。现在,麻省理工学院的地质学家已经分析了海脊喷发的数千个样本,并追溯其化学历史以估计地球内部的温度。

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他们的分析表明,地球海脊的温度相对稳定,大约为1350摄氏度--大约与燃气灶的蓝色火焰一样热。然而,沿着海脊有一些 "热点",可以达到1600摄氏度,与最热的熔岩相当。

该小组的研究结果已发表在《地球物理学研究杂志:固体地球物理学》上,提供了一个海脊周围地球内部的温度图。有了这张地图,科学家们可以更好地理解产生海底火山的熔化过程,以及这些过程如何随着时间的推移推动板块构造的步伐。

"对流和板块构造一直是塑造地球历史的重要过程,"主要作者Stephanie Brown Krein说,她是麻省理工学院地球、大气和行星科学系(EAPS)的博士后。"了解这整个链条上的温度是理解作为热引擎的地球的基础,以及地球如何可能与其他行星不同并能够维持生命。"

Krein的共同作者包括EAPS的研究生Zachary Molitor和麻省理工学院R.R. Schrock地质学教授Timothy Grove。

地球的内部温度在数亿年来塑造地球表面的过程中发挥了关键作用。但是一直没有办法直接读取地表下几十到几百公里的这个温度。科学家们已经应用间接手段来推断上地幔的温度--地球上仅次于地壳的那一层。但是迄今为止的估计是不确定的,而且科学家们对地表下的温度变化有多大意见不一。

在他们的新研究中,Krein和她的同事开发了一种新的算法,称为ReversePetrogen,旨在追溯岩石的化学历史,以确定其最初的元素组成并确定岩石最初在地表下融化的温度。

该算法是基于Grove实验室进行的多年实验,以重现和描述地球内部的熔化过程。实验室的研究人员加热了不同成分的岩石,达到不同的温度和压力,以观察其化学演变。从这些实验中,研究小组已经能够推导出方程--以及最终的新算法--来预测岩石的温度、压力和化学成分之间的关系。

Krein和她的同事将他们的新算法应用于沿着地球海脊收集的岩石--一个长度超过70,000公里的海底火山系统。海脊是构造板块被来自地球地幔的物质喷发分开的区域--这一过程是由潜在的温度驱动的。

Krein说:“你可以有效地制作一个整个地球内部温度的模型,部分地基于这些海脊的温度。问题是,数据真正告诉了我们关于沿整个系统的地幔的温度变化是什么?”

该小组分析的数据包括几十年来由多个研究船沿海脊系统的长度收集的13500多个样本。数据集中的每个样本都是喷发的火山玻璃--在海洋中喷发的熔岩,被周围的水瞬间冷却成原始的、保存的形式。

科学家们先前确定了数据集中每个火山玻璃的化学成分。Krein和她的同事通过他们的算法对每个样本的化学成分进行分析,以确定每个玻璃最初在地幔中融化的温度。

通过这种方式,该小组能够沿着海脊系统的整个长度生成一张地幔温度图。从这张地图上,他们观察到,大部分地幔是相对均匀的,平均温度约为1350摄氏度。然而,有一些 "热点",或沿着海脊的区域,地幔中的温度显得明显更热,大约为1600摄氏度。

"人们认为热点是地幔中更热的区域,那里的物质可能融化得更多,并可能上升得更快,而我们并不确切地知道为什么,或者它们有多热,或者在热点的成分的作用是什么,"Krein说。"其中一些热点在海脊上,现在我们可能通过这种新技术了解到全球范围内的热点变化情况。这告诉我们一些关于现在地球温度的基本情况,现在我们可以思考它是如何随时间变化的。"

Krein补充说。"了解这些动态将帮助我们更好地确定大陆是如何在地球上生长和进化的,以及俯冲和板块构造是何时开始的--这对于复杂的生命来说是至关重要的。"

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新指数对热带雨林对气候和人类影响的脆弱性进行评级

来自美国宇航局南加州喷气推进实验室和其他国际研究机构的科学家们创建了一个热带雨林脆弱性指数。它将检测和评估这些多样化的生态系统对两大类威胁的脆弱性:气候变暖和干燥,以及人类土地使用的后果,如森林砍伐和侵占道路、农田和伐木造成的破碎。

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该指数显示,世界三大雨林地区对这些威胁有不同程度的易受影响性。南美洲的亚马逊雨林极易受到气候变化和人类土地使用变化的影响。非洲的刚果盆地正经历着与亚马逊相同的变暖和干燥趋势,但其复原力更强。大多数亚洲雨林似乎更多地受到土地利用变化的影响,而不是气候变化的影响。

2021年7月23日发表在《OneEarth》杂志上的这项新研究的主要作者、JPL科学家Sassan Saatchi说:“雨林可能是地球上最濒危的栖息地--气候变化‘煤矿中的金丝雀’。”

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这些多样化的生态系统是地球上一半以上的生命形式的家园,包含了陆地植被中所有碳的一半以上。由于它们 "吸入 "二氧化碳并在生长过程中储存碳,它们成为大气层中因化石燃料燃烧而产生的二氧化碳上升的一个天然制动器。

但在上个世纪,15%至20%的雨林被砍伐,另有10%被退化。今天的气候变暖,导致森林火灾日益频繁和广泛发生,限制了森林在生长过程中吸收二氧化碳的能力,同时也增加了森林在腐烂或燃烧时向大气释放碳的速度。

美国国家地理学会在2019年召集了一个由科学家和保护主义者组成的团队来制定新的指数。该指数基于1982年至2018年的多种卫星观测和地面数据,如 Landsat 和全球降水测量任务,涵盖气候条件、土地利用和森林特征。

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当一个生态系统不能再像以前那样快速或完全地从压力中恢复过来时,这就是其脆弱性的一个标志。研究人员将温度、水的可用性和退化程度等压力因素的数据与森林功能如何的数据联系起来:活体生物量、植物吸收的二氧化碳量、森林转入大气的水量、森林的生物多样性的完好程度等等。这些关联显示了不同的森林对压力源的反应,以及森林现在有多脆弱。

然后,研究小组使用统计模型来扩展随时间变化的趋势,寻找脆弱性增加的地区和可能的临界点,在那里雨林将过渡到干燥的森林或草场。

来自热带雨林脆弱性指数的数据为科学家提供了一个机会,对自然雨林过程进行更深入的检查,如碳储存和生产力,能量和水循环的变化,以及生物多样性的变化。这些研究将帮助科学家了解是否存在临界点以及它们可能是什么。这些信息也可以帮助那些正在规划保护和森林恢复活动的政策制定者。

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6月的破坏性热浪是北美有记录以来“最极端的夏季热浪”

根据非营利性研究机构 Berkeley Earth的一项新分析,6月份袭击美国西北部和加拿大西南部的破坏性热浪是北美有记录以来“最极端的夏季热浪”。这是基于热浪的规模,或者说它比正常温度高多少。该地区的创纪录温度在6月达到了比平均温度高约20摄氏度。

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加拿大在6月29日录得有史以来最热的温度,当时不列颠哥伦比亚省的Lytton村达到惊人的49.6摄氏度(121华氏度)。那里6月份的典型温度接近20至30摄氏度。

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这种高温的后果是惊人的。炙热的温度助长了野火,烧毁了Lytton90%的区域。在加拿大至少有570人因高温死亡,在美国至少有194人。还有数以千计的人被送进了急诊室。

根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的初步分析,6月下旬的热浪是一个“千年一遇的事件......”。NOAA和一个国际研究小组的单独分析都发现,如果没有人类造成的气候变化,热浪"几乎不可能"达到这样的严重程度 。

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对于整个北半球来说,这是有史以来所有陆地地区平均最温暖的六月。根据 Berkeley Earth的分析,在2021年上半年,近4%的地球表面平均温度创下历史新高。尽管有拉尼娜事件的降温效应,但这仍然是事实。纵观今年的前六个月,"没有任何地方是创纪录的寒冷," Berkeley Earth首席科学家罗伯特-罗德在Twitter上说。

在全球范围内,像6月份在美国和加拿大造成如此巨大损失的热浪一样,出现更多 "破纪录 "热浪的几率可能在上升。根据本周早些时候发表的研究报告,从现在到2050年,长期的、破纪录的极端高温事件发生的可能性是前30年的2到7倍。这一估计是基于温室气体排放保持在高位的情况下,就像今天一样。仍然有一些希望避免这种未来--但首先,人类将不得不停止燃烧相当多的化石燃料。

来源:Science科学

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科学家 森林 温度

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